安慶銅礦井下分散供氣的嘗試與經(jīng)驗(yàn)

葉海舟

(銅陵有色金屬集團(tuán)公司安慶銅礦, 安徽懷寧縣 246131)

安慶銅礦井下分散供氣的嘗試與經(jīng)驗(yàn)

葉海舟

(銅陵有色金屬集團(tuán)公司安慶銅礦, 安徽懷寧縣 246131)

介紹了安慶銅礦馬頭山礦體井下供氣方式的試驗(yàn)研究情況,總結(jié)了采用分散供風(fēng)的注意事項(xiàng)。在試驗(yàn)基礎(chǔ)上確定了用螺桿式空壓機(jī)實(shí)現(xiàn)井下分散供氣的方案。分散供氣具有投資少、節(jié)能、氣源質(zhì)量好、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)。

井下分散供氣;螺桿式空壓機(jī);活塞式空壓機(jī);節(jié)能

安慶銅礦已經(jīng)大規(guī)模開采20多年,主礦體剩余礦量已經(jīng)大大減少,隨著向周邊及深層的探測(cè),在主礦體西面幾千米外發(fā)現(xiàn)了一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的新礦體——馬頭山礦體。馬頭山礦體的邊緣距離主礦體邊緣約3000m,埋藏深度-395～-555m,銅金屬量?jī)H幾萬(wàn)噸。由于馬頭山礦體規(guī)模不大,單獨(dú)為馬頭山礦體的開采再建一套風(fēng)、水、電及提升系統(tǒng),顯然投入巨大、經(jīng)濟(jì)性差。通過從主礦體井下巷道掘進(jìn)平巷與馬頭山礦體相連,借用主礦體原有的風(fēng)水電及提升系統(tǒng),有效地利用主礦體開采的主要設(shè)施、設(shè)備,可節(jié)省大量投資。通過可行性論證,最終采用井下聯(lián)通方式作為馬頭山礦體的開采方案。

1 新礦體開采壓氣供應(yīng)存在的問題

安慶銅礦井下鑿巖設(shè)備都以壓縮空氣作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。原主礦體開采時(shí)采用集中供氣方式,在地表空壓機(jī)房集中安裝了5臺(tái)2D12-100/8大型活塞式空壓機(jī),通過管網(wǎng)向井下所有氣動(dòng)設(shè)備提供壓縮空氣。經(jīng)過多年的使用,空壓機(jī)早已嚴(yán)重磨損老化,供氣能力明顯下降;同時(shí)供氣管網(wǎng)經(jīng)過多年使用,銹蝕情況嚴(yán)重,多處破損漏氣,內(nèi)部管徑變細(xì)阻力增加,造成井下供氣經(jīng)常出現(xiàn)氣量、氣壓不足,導(dǎo)致氣動(dòng)設(shè)備效率降低。如果從主礦體的邊緣處供氣管網(wǎng)再加接幾千米的管道向馬頭山礦體開采區(qū)輸送壓縮空氣,顯然壓力會(huì)再度大幅下降,根本不能驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)設(shè)備。

2 解決問題的方法

供氣系統(tǒng)的解決方案有兩個(gè),一是在馬頭山地表就近再建一個(gè)空壓機(jī)房,二是采用井下分散供氣系統(tǒng)。再建地表空壓機(jī)房成本高、投入大、周期長(zhǎng);采用井下分散供氣系統(tǒng)沒有成熟的經(jīng)驗(yàn),技術(shù)難度較大,存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。最終決定試驗(yàn)采用井下分散供氣系統(tǒng)。

2.1 井下分散供氣試驗(yàn)

2.1.1 使用活塞式空壓機(jī)的嘗試

為節(jié)約開支,加快試驗(yàn)進(jìn)度,首先采用就地取材的方法進(jìn)行試驗(yàn)。

2009年初,利用一臺(tái)礦山基建時(shí)留下的小型活塞式空壓機(jī),加裝底架和車輪后改裝成移動(dòng)式空壓機(jī),運(yùn)到馬頭山礦體井下為幾臺(tái)YT24氣動(dòng)鑿巖機(jī)供氣。經(jīng)過幾天的試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)存在兩大問題:一是溫度過高,開機(jī)后溫度急劇上升,一個(gè)多小時(shí)后,壓縮機(jī)機(jī)殼溫度高達(dá)50℃以上,即使將出氣管改為長(zhǎng)鐵管放進(jìn)水溝中進(jìn)行冷卻,鑿巖機(jī)溫度還是高得工人無(wú)法操作;二是壓縮空氣中含油量過大,現(xiàn)場(chǎng)空氣中油霧彌漫,污染嚴(yán)重,讓人難以忍受。

分析這次試驗(yàn)失敗的原因有:活塞式空壓機(jī)內(nèi)部摩擦大,發(fā)熱多;井下環(huán)境溫度高、空間狹小,壓縮機(jī)的熱量無(wú)法及時(shí)散發(fā),造成溫度不斷上升;高溫使機(jī)內(nèi)潤(rùn)滑和冷卻機(jī)油大量氣化進(jìn)入壓縮空氣,隨壓氣排出混入空氣中,造成污染。由于這兩個(gè)問題無(wú)法解決,這種方法被迫停止。

2.1.2 使用螺桿式空壓機(jī)的嘗試

查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn),螺桿式空壓機(jī)具有結(jié)構(gòu)好、效率高、噪音低、振動(dòng)小、發(fā)熱少、氣體含油低等諸多優(yōu)點(diǎn)[1]。顯然螺桿式空壓機(jī)比活塞式空壓機(jī)更適合井下現(xiàn)場(chǎng)供氣的要求,但國(guó)外螺桿機(jī)價(jià)格太高,因投資額度限制,無(wú)法選購(gòu)。據(jù)調(diào)查,經(jīng)過十多年的發(fā)展,國(guó)內(nèi)螺桿式空壓機(jī)的制造技術(shù)已相對(duì)成熟,基本可以滿足使用要求。2009年年中,通過與上海一制造商協(xié)商合作,將一臺(tái)OG185F固定式螺桿空壓機(jī)按照礦山的要求改裝成移動(dòng)式空壓機(jī)進(jìn)行試用。OG185F的供氣能力額定34m3/min,0.7MPa,實(shí)際供氣能力可達(dá)38m3/min,0.7MPa;馬頭山礦體使用最多的鑿巖機(jī)是YT24型氣動(dòng)鑿巖機(jī),其工作氣壓為0.4～0.63MPa,耗氣量為4m3/min[2]。試驗(yàn)時(shí),1臺(tái)空壓機(jī)最多同時(shí)為9臺(tái)YT24型氣動(dòng)鑿巖機(jī)提供動(dòng)力,供3個(gè)作業(yè)面同時(shí)操作使用。試驗(yàn)表明:空壓機(jī)氣壓穩(wěn)定、供氣量充足、溫度正常,現(xiàn)場(chǎng)噪聲小、環(huán)境好,試驗(yàn)效果令人滿意。

2.2 供氣方式的定型與推廣

經(jīng)過一年時(shí)間的試驗(yàn)、摸索、驗(yàn)證,最終確認(rèn)應(yīng)用螺桿式空壓機(jī)進(jìn)行井下分散供氣。2010年開始全面實(shí)施推廣,購(gòu)置4臺(tái)OG185F型螺桿空壓機(jī)(單臺(tái)供氣能力34m3/min,0.7MPa),2臺(tái)OG75F型螺桿空壓機(jī)(單臺(tái)供氣能力13m3/min,0.7 MPa),為YT24、YT28型氣動(dòng)鑿巖機(jī)以及G10、G20型風(fēng)鎬等各種中、低風(fēng)壓的氣動(dòng)設(shè)備提供動(dòng)力;另外購(gòu)置2臺(tái)AEP1060型螺桿空壓機(jī)(單臺(tái)供氣能力22m3/min,1.4MPa),為Simba261、T150、MG100等高氣壓鉆機(jī)采場(chǎng)作業(yè)提供中高氣壓的氣源。到2010年底,馬頭山礦體的井下各種大小氣動(dòng)設(shè)備的動(dòng)力壓氣供應(yīng)問題得到完美解決。

3 井下分散供氣的優(yōu)勢(shì)

(1)節(jié)省投資。安慶銅礦馬頭山礦體如果采用地表集中供氣方案,需要在馬頭山礦體上方地表新建空壓機(jī)房一座,至少需要資金200萬(wàn)元;新增3臺(tái)100m3/min(0.7MPa)大型活塞式空壓機(jī),需資金240萬(wàn)元;為高氣壓鉆機(jī)提供中高氣壓動(dòng)力,需要增加供氣能力4.7m3/min(1.4MPa)的VW4.7/5-16型增壓機(jī)(巷道容許的最大機(jī)型)6臺(tái),此項(xiàng)投資120萬(wàn)元;新管網(wǎng)的鋪設(shè)需要向下鉆約500m深的鉆孔,再在礦體內(nèi)部鋪設(shè)立體供氣管網(wǎng),打孔與鋪設(shè)管網(wǎng)至少需要投資200萬(wàn)元;總投資需要約760萬(wàn)元。而采用分散供氣系統(tǒng),實(shí)際投資僅為148.5萬(wàn)元,僅直接投資就節(jié)省了610萬(wàn)元左右。

(2)降低能耗。除了節(jié)省大量投資外,實(shí)際每年還節(jié)省了大量的電能?；钊娇諌簷C(jī)效率低,而且長(zhǎng)長(zhǎng)的管網(wǎng)損耗大,3臺(tái)大型活塞式空壓機(jī)和6臺(tái)增壓機(jī)的總耗電功率為2190kW,而分散供氣的8臺(tái)螺桿式空壓機(jī)總耗電功率為1260kW,三班制作業(yè)年工作時(shí)間4000h,井下分散供氣方案每年可節(jié)省電能372萬(wàn)度。

(3)節(jié)省配件和人工費(fèi)用。螺桿式空壓機(jī)故障率低,實(shí)際用于維修的配件費(fèi)、人工費(fèi)等都比活塞式空壓機(jī)大幅度降低。

(4)操作簡(jiǎn)單。螺桿式空壓機(jī)由于采用微電腦控制,實(shí)現(xiàn)了開機(jī)后自動(dòng)運(yùn)行,不用氣時(shí)自動(dòng)停機(jī),既節(jié)能省電,又不需要操作工長(zhǎng)時(shí)間值守。

4 幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)

經(jīng)過2009～2011年3a的試驗(yàn)、摸索和分析,總結(jié)了井下分散供氣系統(tǒng)的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn),供同行參考。一是要采用螺桿空壓機(jī),否則難以解決溫度過高的問題;二是要選用風(fēng)冷式空壓機(jī),不能用水冷式,因井下水中礦物質(zhì)含量高,易結(jié)垢;三是空壓機(jī)應(yīng)布置在通風(fēng)良好的采場(chǎng)或較大的巷道,并使空壓機(jī)散熱風(fēng)扇的風(fēng)向與井下空氣流動(dòng)方向一致,使空壓機(jī)產(chǎn)生的熱量即時(shí)被井下氣流帶走;四是空壓機(jī)與供氣管之間不宜采用剛性連接,加接幾米長(zhǎng)的橡膠鋼絲軟管可以大大減小震動(dòng)噪音。

[1]SullairCorporation.螺桿式空壓機(jī)技術(shù)手冊(cè)[R].臺(tái)北:Sullair Corporation,2008.

[2]天水風(fēng)動(dòng)機(jī)械有限公司.氣腿式鑿巖機(jī)[R].天水:天水風(fēng)動(dòng)機(jī)械有限公司,2003.

[3]申 林.空壓站冷卻水循環(huán)系統(tǒng)改造[J].礦山機(jī)械,2011(5):122-123.

2012年6月我國(guó)十種有色金屬產(chǎn)量322萬(wàn)t

據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的最新數(shù)據(jù)顯示,2012年6月份,全國(guó)規(guī)模以上工業(yè)增加值同比實(shí)際增長(zhǎng)9.5%(以下增加值增速均為扣除價(jià)格因素的實(shí)際增長(zhǎng)率),比5月份回落0.1個(gè)百分點(diǎn)。從環(huán)比看,6月份,規(guī)模以上工業(yè)增加值比上月增長(zhǎng)0.76%。1～6月份,規(guī)模以上工業(yè)增加值同比增長(zhǎng)10.5%。分行業(yè)看,6月份,41個(gè)大類行業(yè)中有40個(gè)行業(yè)增加值保持同比增長(zhǎng)。其中,黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)增長(zhǎng)9.5%。分產(chǎn)品看,6月份,471種產(chǎn)品中有321種產(chǎn)品同比增長(zhǎng)。其中,十種有色金屬322萬(wàn)t,日均產(chǎn)量10.7萬(wàn)t,同比增長(zhǎng)5.8%;較5月增加了17.6萬(wàn)t,環(huán)比增長(zhǎng)了5.79%;上半年累計(jì)產(chǎn)量為1769萬(wàn)t,較去年同期增長(zhǎng)了6.7%。

2012-03-13)

葉海舟(1968-),男,安徽桐城人,工程師,從事設(shè)備管理工作。